CN202645038U

CN202645038U - 用于建筑物顶升施工的控制系统

Info

Publication number: CN202645038U
Application number: CN2012201370341U
Authority: CN
Inventors: 丁瑜; 陈立生; 赵国强; 陈介华; 桂钰
Original assignee: Shanghai Urban Construction Municipal Engineering Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Urban Construction Municipal Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-04-01

Abstract

本实用新型涉及建筑物或者构筑物顶升技术领域，具体涉及一种用于建筑物顶升施工的控制系统。该系统包括至少一个液压控制泵站、若干顶升液压油缸和控制箱，其特征在于：还包括主控计算机和PCL控制单元，所述液压控制泵站具有至少二个位移控制点，每一所述位移控制点控制连接一组顶升液压油缸组，每一所述液压油缸组旁设置有一位移控制传感器和一位移监控传感器，所述液压控制泵站内设置有压力传感器，所述控制箱、压力传感器、位移控制传感器和位移监控传感器与所述PCL控制单元相连。其优点是：在顶升的控制点数、顶升时信号传输的距离、顶升时单个行程的控制精度、顶升累积控制精度、以及大跨径连续梁顶升的有效控制等方面均达到了桥梁顶升的新高度。

Description

用于建筑物顶升施工的控制系统

技术领域

本实用新型涉及建筑物或者构筑物顶升技术领域，具体涉及一种用于建筑物顶升施工的控制系统。

背景技术

大型建筑物体积庞大、超大重量且分布不均，对其进行顶升、平移采用液压执行机构，这是因为液压执行机构的功率重量比大，通过管道便可进行能量分配和传递，易于实现直线运动。在建筑物或者构筑物顶升控制技术，如何控制液压执行机构同步顶升，是实现顶升施工顺利进行的关键。

在我国顶升同步的发展具有两个阶段：

初步阶段：工人控制

此阶段主要采用是人工控制液压液压油缸的方式。代表工工程如2000年上海的吴淞大桥北引桥顶升。该工程是国内较早有记载的桥梁顶升。该工程采用人工吹口哨的控制方法进行整体顶升。采用这种控制方法，不利于上部结构的安全，容易对上部结构造成损害，同时不能对多跨进行整体顶升。

发展阶段：力主要控制、位移辅助控制

此阶段采用计算机同步控制技术，但主要是用计算机控制液压液压油缸的力，计算机对位移进行监控的方式。代表工程如天津狮子林桥整体顶升工程。天津狮子林桥整体顶升：狮子林桥主桥共分三跨，建于1974 年，桥宽24.6米。上部结构为挂孔悬臂结构，跨径24m＋45m＋24m，挂孔为8m 。桥梁上部结构截面为三跨变截面预应力砼箱形连续梁，跨径为25.2＋45＋25.2 米。为满足通航的要求，顶升1.271 米，顶升重量约为7000 吨，抬高后桥墩、台不加高，而将原支座拆除并在原位施工钢管砼支座垫石。该工程于2003 年10 月顺利竣工。在国内桥梁顶升上首次采用了PLC 控制的液压同步顶升系统。对4 个墩共分16个组进行称重，根据称重设定顶升力，对16 组分成8 点进行位移辅助控制。单个行程(100mm)顶升误差在1~5mm，最终精度主要通过支撑垫块调整，顶升的累积误差在2cm 范围内。本阶段采用是一种半自动控制系统，相对于人工控制有了跨越性式的改变，基本能够满足一般性的桥梁和建筑顶升。这些半自动液压顶升系统虽然解决了重载的顶升问题，但是随着大型结构物的重量和体积越来越大，且结构复杂、载荷分布不均，使得需要顶升的控制精度和控制点增多，这就要求液压顶升系统在顶托结构物的同时还要能够实现多点同步升降，现有的半自动液压顶升系统已经不能满足多点同步顶升的要求，如何在顶托一个超大型结构物的同时使多点协调一致地完成高精度同步升降成了困难的问题。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于建筑物顶升施工的控制系统，该用于建筑物顶升施工的控制系统采用计算机同步控制技术，利用计算机控制位移，同时对控制点的力设定一定的范围，是位移和力双控制。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于建筑物顶升施工的控制系统，涉及待顶升的建筑物或构筑物，包括至少一个液压控制泵站、若干顶升液压油缸和控制箱，其特征在于：还包括主控计算机、与所述主控计算机相连的PCL控制单元，所述液压控制泵站具有至少二个位移控制点，所述位移控制点具有出油口，所述每一出油口通过油路分配器与所述顶升液压油缸相连，且与同一出油口相连的顶升液压油缸构成一组液压油缸组，每一所述液压油缸组旁设置有一位移控制传感器和一位移监控传感器，所述液压控制泵站内设置有压力传感器，所述控制箱、压力传感器、位移控制传感器和位移监控传感器的信号输出端与所述PCL控制单元的信号输入端相连。

所述位移监控传感器设置于所述液压油缸组内侧，所述位移控制传感器设置于所述液压油缸组外侧。

所述主控计算机包括：

硬件管理模块，对所述控制系统各个组成在使用前进行自测试；

通讯模块，控制连接所述主控计算机和PCL控制单元的通讯接口；

实时监控模块，设置有压力传感器阈值，并对所述控制箱、所述压力传感器、位移控制传感器和位移监控传感器所传递的监控数据进行监控并显示；

数据处理模块，存储有控制系统的初始化参数和实时数据库。

所述主控计算机包括界面管理模块，所述界面管理模块提供了控制系统运行前控制参数的设置，包括泵站选择、位移传感器分组、液压缸和位移传感器关联、以及同步精度。

本实用新型的优点是：本控制系统无论从顶升的控制点数、顶升时信号传输的距离、顶升时单个行程的控制精度、顶升累积控制精度、以及大跨径连续梁顶升的有效控制等方面均达到了桥梁顶升的一个新的高度。

附图说明

附图1为控制系统整体结构示意图；

附图2为主控计算机系统原理图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，标号1-9分别表示：主控计算机1、PCL控制单元2、顶升液压油缸3、液压控制泵站4、油路分配器5、传感器6、进油管7、出油管8、通讯线9。

参见图1-2所示，本实施例中描述了一种采用PLC控制下的变频调速控制(位移控制)多点同步液压升降控制系统，很好的解决现有同步控制的问题。

控制系统利用计算机技术，通过主控计算机1内的计算机工控软件来控制液压控制泵站4及其配置的顶升液压油缸3，通过计算机指令来控制顶升液压油缸3，然后通过位移及力传感器把顶升液压油缸3的压力变化及顶升的距离反馈至计算机屏幕上，便于操作人员了解有关情况和及时调整。这种控制系统通过主控计算机1的计算机指令来控制顶升液压油缸3，系统通过位移指令来控制主控计算机1行程，这样保证了各台主控计算机1顶升的同步性，同时各点的力自动平衡调整，这样在顶升过程中保持各顶升力的平衡性。是一种力和位移综合控制的顶升方法，这种力和位移综合控制方法，建立在力和位移双闭环的控制基础上。

控制系统的系统组成由液压系统、计算机控制系统组成和检测传感器6几个部分组成。

参见图1，液压系统主要由液压控制泵站4、顶升液压油缸3、油路分配器5和进油管7、出油管8构成，其中每一液压控制泵站4具有两个位移控制点，即有2个不同压力值液压油缸组。每个位移控制点有一个总出油口，每个出油口可以通过油路分配器、进油管7和出油管8带动1~n 个液压油缸油缸，从而组成顶力大致相同的液压油缸组，每个液压油缸组的油缸顶力大致相同。除此之外还有平衡保护阀、比例阀等阀组，此为本领域技术人员习见技术，在此不再赘述。

传感器6主要包括压力传感器、位移控制传感器和位移监控传感器。压力传感器设置于液压控制泵站4内；位移控制传感器和位移监控传感器组成位移传感器组，设置在每一液压油缸组旁，其中，所述位移监控传感器设置于所述液压油缸组内侧，所述位移控制传感器设置于所述液压油缸组外侧。各点的位移控制传感器主要是控制该组液压液压油缸的顶升、下降、位移等，各点的位移监控传感器主要是监控该组液压液压油缸及该点的位移情况。

计算机控制系统主要由主控计算机1和PCL控制单元2构成。PCL控制单元2控制连接上述的传感器，并通过通讯线9与主控计算机1连接并交换数据。主控计算机1上安装了监控软件。监控软件主要由任务管理模块和界面管理模块两大部分组成。任务管理模块的实时性强，包括硬件管理模块、通讯模块、实时监控模块和数据处理模块，硬件管理模块主要对各种硬件在使用前进行自测试，保证硬件正常工作；通讯模块实时性最强，主控电脑和PLC 之间串口通讯在这里完成；实时监控模块主要是对控制箱、各缸压力和位移进行动态决策优化控制，实时显示，同时也能以动态曲线的形式进行观察，便于监视压力和位移变化的全过程；数据处理模块可以存储系统的初始化参数和实时数据库，同时也能打印数据报表。界面管理模块主要完成人机交互的功能。界面管理模块提供了系统运行前控制参数的设置，包括泵站选择、位移传感器分组、液压缸和位移传感器关联、以及同步精度等，这些参数设置均可保存在工程中，下次使用时如果没有变化，这些参数不必再设置。称重、顶升、平移界面主要用来显示压力和位移，以数据的形式显示，如果想观察压力和位移的实时变化趋势，只需切换到动态曲线界面即可。单缸调试界面在任何过程中均可调用，进行人机交互，调整所选液压缸压力的升降。

本控制系统的具体如下：

（1）分散布置、集中操作

大型建筑物一般体积庞大，要对其进行顶升，执行机构必须满足分散布置的特点，使大型液压缸能够分散布置在建筑物下任意指定的顶升支点。但是分散布置在大范围内的液压缸执行机构不能要求操作人员去现场对每个液压缸进行直接控制，那样不仅需要大量的人员，且需考虑安全问题。操作人员应能在中央控制室内对液压缸进行遥控操作，且能检测现场各液压缸。

（2）同步升降

对顶升工程，由于结构物质量分布不均，分散布置在结构物下的顶升液压缸受力也不相同，该系统应能保证各顶升液压缸出力不均的情况下同步升降，避免在升降过程中结构物因变形过大出现开裂现象。不单是顶升时达到高精度同步，在带载下降时同样可保证高精度同步；对于一些桥梁的的顶升、调坡，该系统满足比例同步，即在任意时刻各组位移线性成比例。

（3）实时监控

由于操作人员要在中央控制室内对各液压缸进行遥操作，因此，在中央控制室内，操作人员不仅能够实时监控各液压缸的压力、位移大小，而且还能够检测压力、位移的变化趋势、历史纪录等；对于泵站各阀件的工作状态也能够实时监控，便于故障的排除。

（4）智能管理

大型结构物顶升、平移工程装备通用性强，能够在不改变硬件系统的基础上满足液压缸的任意分组布置，分组同步，以及液压缸和位移传感器的任意关联；同时，该系统既能满足液压缸的同步动作，也能满足液压缸的单独动作；操作人员在中央控制室只需与电脑进行简单的人机交互便可完成所有操作。

Claims

1.一种用于建筑物顶升施工的控制系统，涉及待顶升的建筑物或构筑物，包括至少一个液压控制泵站、若干顶升液压油缸和控制箱，其特征在于：还包括主控计算机、与所述主控计算机相连的PCL控制单元，所述液压控制泵站具有至少二个位移控制点，所述位移控制点具有出油口，所述每一出油口通过油路分配器与所述顶升液压油缸相连，且与同一出油口相连的顶升液压油缸构成一组液压油缸组，每一所述液压油缸组旁设置有一位移控制传感器和一位移监控传感器，所述液压控制泵站内设置有压力传感器，所述控制箱、压力传感器、位移控制传感器和位移监控传感器的信号输出端与所述PCL控制单元的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于建筑物顶升施工的控制系统，其特征在于：所述位移监控传感器设置于所述液压油缸组内侧，所述位移控制传感器设置于所述液压油缸组外侧。

3.根据权利要求1所述的一种用于建筑物顶升施工的控制系统，其特征在于：所述主控计算机包括界面管理模块，所述界面管理模块提供了控制系统运行前控制参数的设置，包括泵站选择、位移传感器分组、液压缸和位移传感器关联、以及同步精度。